FR2687206A1 - Control device for valves - Google Patents

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Abstract

Control device intended to actuate the moving part for closing and opening a valve, characterised in that it comprises an electric motor and that between the latter and the moving part of the valve there are located conversion means and actuating means, the said conversion means being intended to convert the rotational movement into a circulation of fluid which acts on the actuating means connected to the moving part of the valve.

Description

DISPOSITIF DE COMMANDE POUR VANNES
La présente invention concerne un dispositif de commande pour vannes; elle concerne plus particulièrement un perfectionnement à ce type de dispositif.CONTROL DEVICE FOR VALVES
The present invention relates to a control device for valves; it relates more particularly to an improvement to this type of device.

La civilisation moderne est de plus en plus consommatrice de différents produits dont certains liquides ou gazeux sont transportés dans des canalisations. Ainsi sont acheminés couramment par des canalisations enterrés ou non, voire même immergées, de l'eau potable, des eaux industrielles ou résiduaires, des liquides alimentaires, des hydrocarbures, des produits chimiques, des gaz combustibles naturels ou manufacturés, de l'air comprimé ou de l'oxygène. Ce mode de transport est idéal par l'automaticité et la souplesse de son fonctionnement, et la régularité et l'économie du service assuré. Les différents réseaux comprennent un certain nombre e vannes permettant la circulation ou l'arrêt du fluide transporté.La commande des vannes se faisant soit manuellement, soit avec une motorisation, et souvent cette dernière disposition est adaptée, car elle permet de commander les manoeuvres à distance. Les constructeurs proposent donc actuellement différentes sortes de motorisation, mais essentiellement des motorisations électriques ou pneumatiques qui, bien que déjà perfectionnées, présentent un certain nombre d'inconvénients. En effet, les motorisations électriques nécessitent l'utilisation d'un dispositif de réduction dont la construction, essentiellement mécanique comprend de nombreuses pièces, ce qui rend les installations, coûteuses et peu fiables. Par ailleurs, la motorisation pneumatique nécessite l'utilisation d'un compresseur avec ses inconvénients bien connus. Modern civilization is increasingly consuming different products, some of which are liquid or gaseous and are transported in pipes. Thus are routed routinely by buried or buried or even submerged pipes, drinking water, industrial or waste water, food liquids, hydrocarbons, chemicals, natural or manufactured combustible gases, compressed air or oxygen. This mode of transport is ideal for the automaticity and flexibility of its operation, and the regularity and economy of the service provided. The various networks include a certain number of valves allowing the circulation or the stopping of the transported fluid. The control of the valves being done either manually or with a motorization, and often this last arrangement is adapted, because it makes it possible to control the operations with distance. Manufacturers therefore currently offer different types of motorization, but essentially electric or pneumatic motorizations which, although already improved, have a certain number of drawbacks. Indeed, electric motors require the use of a reduction device whose construction, essentially mechanical comprises many parts, which makes the installations, expensive and unreliable. Furthermore, pneumatic motorization requires the use of a compressor with its well-known drawbacks.

La présente invention veut donc résoudre les inconvénients des motorisations actuelles des vannes et propose un dispositif de commande particulièrement simple et fiable pouvant être utilisé sur tout type de vannes.  The present invention therefore seeks to solve the drawbacks of current valve actuators and proposes a particularly simple and reliable control device which can be used on any type of valve.

Ainsi le dispositif de commande selon l'invention, destiné à actionner la pièce mobile de fermeture et d'ouverture d'une vanne, est caractérisé en ce qu'il comprend un moteur électrique et qu'entre ce dernier et la pièce mobile de la vanne, sont disposés des moyens de transformation et des moyens d'actionnement, lesdits moyens de transformation étant destinés à transformer le mouvement de rotation en une circulation du fluide qui agit sur les moyens d'actionnement liés à la pièce mobile de la vanne. Thus the control device according to the invention, intended to actuate the moving part for closing and opening a valve, is characterized in that it comprises an electric motor and that between the latter and the moving part of the valve, are arranged transformation means and actuation means, said transformation means being intended to transform the rotational movement into a circulation of the fluid which acts on the actuation means linked to the moving part of the valve.

Selon une disposition avantageuse, le fluide est de l'huile, et les moyens de transformation comprennent une pompe hydraulique, par exemple du type à engrenage, actionnée par l'arbre de sortie du moteur. According to an advantageous arrangement, the fluid is oil, and the transformation means comprise a hydraulic pump, for example of the gear type, actuated by the output shaft of the engine.

Selon une autre caractéristique, les moyens d'actionnement comprennent au moins un piston mobile en translation dans un cylindre contenant de l'huile et relié à la pompe. According to another characteristic, the actuation means comprise at least one piston movable in translation in a cylinder containing oil and connected to the pump.

Selon une autre disposition complémentaire, le dispositif comprend des moyens de compensation permettant d'adapter la circulation d'huile aux différences de volumes, qui sont avantageusement constitués par deux boîtes à clapets, qui comprennent chacune un clapet d'échappement. According to another additional arrangement, the device comprises compensation means making it possible to adapt the circulation of oil to the differences in volumes, which are advantageously constituted by two valve boxes, which each include an exhaust valve.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention se dégageront de la description qui va suivre en regard des dessins annexés qui ne sont donnés qu'à titre d'exemples non limitatifs. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows with reference to the appended drawings which are given only by way of nonlimiting examples.

Les figures 1 à 4 illustrent un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Figures 1 to 4 illustrate a first embodiment of a device according to the invention.

La figure 1 est une vue d'ensemble du dispositif selon l'invention. Figure 1 is an overview of the device according to the invention.

La figure 2 est une vue en coupe partielle du premier mode de réalisation du dispositif. Figure 2 is a partial sectional view of the first embodiment of the device.

La figure 3 est une vue à plus grande échelle d'un détail. Figure 3 is an enlarged view of a detail.

La figure 4 est une vue schématique fonctionnelle.  Figure 4 is a schematic functional view.

Les figures 5 et 6 illustrent une variante de réalisation. Figures 5 and 6 illustrate an alternative embodiment.

La figure 5 est une vue similaire à la figure 1. Figure 5 is a view similar to Figure 1.

La figure 6 est une vue schématique représentant les moyens de transformation et les moyens d'actionnement. Figure 6 is a schematic view showing the transformation means and the actuation means.

Les figures 1 à 4 illustrent un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, utilisé pour la commande d'une vanne (1) dont l'ouverture et la fermeture sont assurées par une pièce (2) mobile en translation verticale. Ce type de vanne étant bien connue en soi, ne sera pas décrite en détail; notons seulement que la pièce d'obturation (2) est mobile en coulissement entre une position abaissée de fermeture et une position relevée d'ouverture. La figure 1 représentant la vanne dans sa position d'ouverture, l'obturateur étant relevé. Le dispositif selon l'invention et tel que représenté, comprend un moteur électrique (3), des moyens de transformation (4) et des moyens d'actionnement (5).Les moyens de transformation (4) sont destinés à transformer le mouvement de rotation de l'arbre de sortie (6) du moteur en un déplacement d'un fluide, et par exemple d'un fluide tel que de l'huile. Les moyens d'actionnement (5) sont constitués par un piston d'actionnement (7) disposé coulissant dans un cylindre (8) étanche contenant de l'huile (9). Figures 1 to 4 illustrate a first embodiment of the device according to the invention, used for controlling a valve (1) whose opening and closing are ensured by a part (2) movable in vertical translation. This type of valve being well known per se, will not be described in detail; note only that the closure part (2) is movable in sliding between a lowered closed position and a raised open position. Figure 1 showing the valve in its open position, the shutter being raised. The device according to the invention and as shown, comprises an electric motor (3), transformation means (4) and actuation means (5). The transformation means (4) are intended to transform the movement of rotation of the output shaft (6) of the motor in a displacement of a fluid, and for example of a fluid such as oil. The actuating means (5) consist of an actuating piston (7) slidingly disposed in a sealed cylinder (8) containing oil (9).

Il comprend une tige (10) dont l'extrémité inférieure est fixée à la pièce d'obturation. Le cylindre (8) étant fixé à la vanne grâce à une embase de fixation (11) solidaire d'un étrier (12), comprend un orifice inférieur (13) et un orifice supérieur (14) permettant le passage de l'huile.It comprises a rod (10), the lower end of which is fixed to the closure part. The cylinder (8) being fixed to the valve by means of a fixing base (11) integral with a stirrup (12), comprises a lower orifice (13) and an upper orifice (14) allowing the passage of the oil.

Les moyens de transformation (4) sont accouplés au moteur électrique (3) et sont constitués par une pompe hydraulique (15) du type à engrenages assurant la circulation de fluide. Pour ce faire, la pompe hydraulique (15) est fixée au moteur et l'arbre de rotation (6) du moteur (3) est relié à l'un des pignons (16) de la pompe (15). Afin de compenser les différences de volumes d'huile en circulation et encaisser les surpressions, le dispositif comprend des moyens de compensation (17). The transformation means (4) are coupled to the electric motor (3) and are constituted by a hydraulic pump (15) of the gear type ensuring the circulation of fluid. To do this, the hydraulic pump (15) is fixed to the motor and the rotation shaft (6) of the motor (3) is connected to one of the pinions (16) of the pump (15). In order to compensate for the differences in volumes of oil in circulation and absorb the overpressures, the device comprises compensation means (17).

A ce effet, chacune des sorties (18, 19) de la pompe (15) comprend une boîte à clapets (20, 21). Ainsi, une première boîte à clapets (20) est disposée entre la première sortie (18) de la pompe et l'orifice supérieur (14) du cylindre (8), et une deuxième boîte à clapets (21) est disposée entre la deuxième sortie (19) de la pompe et l'orifice inférieur (13) dudit cylindre (8). Chacune des boîtes à clapets (20, 21) comprend un orifice d'échappement (22) et un clapet d'échappement (23) constitué par une bille (24) sollicitée à la fermeture en appui sur son siège (25) par un ressort de compression (26).For this purpose, each of the outputs (18, 19) of the pump (15) comprises a valve box (20, 21). Thus, a first valve box (20) is disposed between the first outlet (18) of the pump and the upper orifice (14) of the cylinder (8), and a second valve box (21) is arranged between the second outlet (19) of the pump and the lower orifice (13) of said cylinder (8). Each of the valve boxes (20, 21) comprises an exhaust orifice (22) and an exhaust valve (23) constituted by a ball (24) urged to close while resting on its seat (25) by a spring. compression (26).

L'ensemble de transformation constitué par la pompe et les deux boîtes à clapets est entièrement immergé dans de l'huile (9) contenue dans un réservoir général (27). Par ailleurs, la première boîte à clapets (20) comprend un clapet d'admission et d'échappement (28) comprenant un orifice d'admission et d'échappement (29) et une bille (240) sollicitée à la fermeture par un ressort de faible compression (260). Ledit clapet comprend également un dispositif de pilotage (30) constitué par d'une part une liaison hydraulique (31) avec la deuxième boîte à clapets (21) et commandant, en cas de besoin, un pointeau d'actionnement (32) sollicité en position de repos, par un ressort (33). The transformation assembly constituted by the pump and the two valve boxes is entirely immersed in oil (9) contained in a general tank (27). Furthermore, the first valve box (20) comprises an intake and exhaust valve (28) comprising an intake and exhaust port (29) and a ball (240) biased to close by a spring. low compression (260). Said valve also includes a control device (30) consisting on the one hand of a hydraulic connection (31) with the second valve box (21) and controlling, if necessary, an actuating needle (32) biased in rest position, by a spring (33).

Le fonctionnement du dispositif selon le premier mode de réalisation est facile à comprendre. La rotation "R1", "R2" du moteur (3) provoque, grâce à la pompe, la circulation de l'huile dans l'ensemble du circuit qui agit sur le piston pour le déplacer en translation "T1", "T2". La rotation selon "R2" du moteur (3) provoque la translation du piston (7) selon "T1" et la vanne est ouverte. La rotation selon "R1" du moteur (3) provoque le déplacement selon "T2" du piston (7) et la vanne est alors fermée. Lors du déplacement selon "T1" du piston (7), le volume (90) d'huile en circulation selon "C1" est trop important et l'excès d'huile (90) s'échappera par les orifices (29) grâce au clapet (28) piloté par le pointeau (32) sollicité par la pression de l'huile (91) qui provoque la circulation selon "C1" de l'huile de pilotage dans la liaison hydraulique (31). The operation of the device according to the first embodiment is easy to understand. The rotation "R1", "R2" of the motor (3) causes, thanks to the pump, the circulation of oil in the whole of the circuit which acts on the piston to move it in translation "T1", "T2" . The rotation along "R2" of the motor (3) causes the piston (7) to translate according to "T1" and the valve is open. The rotation along "R1" of the motor (3) causes the displacement along "T2" of the piston (7) and the valve is then closed. During the movement along "T1" of the piston (7), the volume (90) of oil in circulation according to "C1" is too large and the excess oil (90) will escape through the orifices (29) thanks to the valve (28) controlled by the needle (32) urged by the pressure of the oil (91) which causes the circulation, according to "C1", of the pilot oil in the hydraulic connection (31).

Lors du déplacement selon "T2" du piston (7), le volume (91) d'huile en circulation selon "C2" est insuffisant pour constituer le volume d'huile (90) , et la dépression ainsi créée provoque le soulèvement de la bille (240) et permet l'admission de l'huile complémentaire nécessaire, par les orifices d'admission (29).  During the displacement along "T2" of the piston (7), the volume (91) of oil in circulation according to "C2" is insufficient to constitute the volume of oil (90), and the vacuum thus created causes the lifting of the ball (240) and allows the admission of the necessary additional oil, through the intake orifices (29).

Le clapet d'échappement (23) permet de jouer le rôle de soupape de sécurité et de limiteur de couple, soit quand le piston est bloqué dans sa course, soit quand les interrupteurs d'arrêt du moteur sont détériorés ou déplacés. The exhaust valve (23) makes it possible to play the role of safety valve and torque limiter, either when the piston is blocked in its course, or when the engine stop switches are damaged or moved.

La figure 5 illustre une variante du dispositif de commande de l'invention destiné à actionner une vanne (1') dont la pièce d'obturation (2') est pivotante autour d'un axe (XX'). Le dispositif comprend bien entendu une moteur (3'), des moyens de transformation (4') et des moyens d'actionnement (5'). Les moyens de transformation (4') sont semblables aux moyens de transformation (4) du mode de réalisation précédemment décrit, mais ne comprennent pas les moyens de compensation (17). Les moyens d'actionnement (5') sont représentés plus en détail à la figure 6 et sont constitués de deux pistons (40, 41) coulissant parallèlement dans deux logements cylindriques (42, 43) réalisés dans les boîtier principal (44). Chaque piston (40, 41) comprend deux têtes de piston (45-56, 47-48) reliées par une tige de piston, respectivement (49) et (50).Les portions en regard l'une avec l'autre des tiges de piston comprennent une succession de dents (51) formant crémaillère et destinées à coopérer avec les dents d'un pignon central d'actionnement (52). Le circuit hydraulique comprend deux boîtes à clapets (21a, 21b) similaires à la première boîte à clapets (20), mais sans le dispositif de pilotage (30, 31, 32). FIG. 5 illustrates a variant of the control device of the invention intended to actuate a valve (1 '), the closure part (2') of which is pivotable about an axis (XX '). The device naturally includes a motor (3 '), transformation means (4') and actuation means (5 '). The transformation means (4 ') are similar to the transformation means (4) of the embodiment described above, but do not include the compensation means (17). The actuating means (5 ') are shown in more detail in Figure 6 and consist of two pistons (40, 41) sliding in parallel in two cylindrical housings (42, 43) produced in the main housing (44). Each piston (40, 41) comprises two piston heads (45-56, 47-48) connected by a piston rod, respectively (49) and (50). The portions facing each other of the rods piston comprise a succession of teeth (51) forming a rack and intended to cooperate with the teeth of a central actuating pinion (52). The hydraulic circuit comprises two valve boxes (21a, 21b) similar to the first valve box (20), but without the control device (30, 31, 32).

La mise en rotation du moteur provoque, grâce à la pompe (15), la circulation de l'huile dans l'ensemble du circuit. Le piston d'actionnement (40, 41) se déplace alors en translation contraire et entraîne en rotation dans un sens ou dans l'autre, le pignon central d'actionnement (52) couplé avec la pièce mobile d'obturation (2') de la vanne. Ladite vanne est alors ouverte ou fermée par rotation de sa pièce d'obturation (2'). Il va de soi que les moyens d'actionnement peuvent être aussi constitués par un moteur hydraulique, dans le cas d'une motorisation d'une vanne à fermeture et ouverture du type à vis.  The rotation of the engine causes, thanks to the pump (15), the circulation of oil in the entire circuit. The actuating piston (40, 41) then moves in opposite translation and drives in rotation in one direction or the other, the central actuating pinion (52) coupled with the movable shutter part (2 '). valve. Said valve is then opened or closed by rotation of its closure part (2 '). It goes without saying that the actuating means can also be constituted by a hydraulic motor, in the case of a motorization of a closing and opening valve of the screw type.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés à titre d'exemples, mais elle comprend aussi tous les équivalents techniques ainsi que leurs combinaisons.  Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown by way of examples, but it also includes all the technical equivalents and their combinations.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande destiné à actionner la pièce mobile de fermeture et d'ouverture d'une vanne, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur électrique et qu'entre ce dernier et la pièce mobile de la vanne, sont disposés des moyens de transformation (4, 4') et des moyens d'actionnement (5, 5'), lesdits moyens de transformation étant destinés à transformer le mouvement de rotation "R1", "R2" en une circulation du fluide (9) qui agit sur les moyens d'actionnement (5, 5') liés à la pièce mobile (2, 2') de la vanne (1, 1'). 1. Control device intended to actuate the moving part for closing and opening a valve, characterized in that it comprises an electric motor and that between the latter and the moving part of the valve, means are arranged transforming means (4, 4 ') and actuating means (5, 5'), said transforming means being intended to transform the rotational movement "R1", "R2" into a circulation of the fluid (9) which acts on the actuating means (5, 5 ') linked to the moving part (2, 2') of the valve (1, 1 '). 2. Dispositif de commande destiné à actionner la pièce mobile de fermeture et d'ouverture d'une vanne, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide (9) est de l'huile. 2. Control device intended to actuate the movable part for closing and opening a valve, according to claim 1, characterized in that the fluid (9) is oil. 3. Dispositif de commande destiné à actionner la pièce mobile de fermeture et d'ouverture d'une vanne, selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de transformation (4, 4') comprennent une pompe hydraulique (15) du type à engrenage, actionnée par l'arbre de sortie (6) du moteur (3). 3. Control device intended to actuate the movable part for closing and opening a valve, according to claim 2, characterized in that the transformation means (4, 4 ′) comprise a hydraulic pump (15) of the type with gear, actuated by the output shaft (6) of the motor (3). 4. Dispositif de commande destiné à actionner la pièce mobile de fermeture et d'ouverture d'une vanne, selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pompe hydraulique (15) est du type à engrenages. 4. Control device intended to actuate the moving part for closing and opening a valve, according to claim 3, characterized in that the hydraulic pump (15) is of the gear type. 5. Dispositif de commande destiné à actionner la pièce mobile de fermeture et d'ouverture d'une vanne, selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement (5, 5') comprennent au moins un piston (7, 40, 41) mobile en translation dans un cylindre (8, 42, 43) contenant de l'huile et relié à la pompe (15). 5. Control device intended to actuate the movable part for closing and opening a valve, according to claim 3 or 4, characterized in that the actuating means (5, 5 ′) comprise at least one piston ( 7, 40, 41) movable in translation in a cylinder (8, 42, 43) containing oil and connected to the pump (15). 6. Dispositif de commande destiné à actionner la pièce mobile de fermeture et d'ouverture d'une vanne, selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de compensation (17) permettant d'adapter la circulation d'huile aux différences de volumes et de pressions.  6. Control device intended to actuate the movable part for closing and opening a valve, according to claim 5, characterized in that it comprises compensation means (17) making it possible to adapt the circulation of oil differences in volumes and pressures. 7. Dispositif de commande destiné à actionner la pièce mobile de fermeture et d'ouverture d'une vanne, selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de compensation sont constitués par deux boîtes à clapets (20, 21). 7. Control device intended to actuate the movable part for closing and opening a valve, according to claim 6, characterized in that the compensation means consist of two valve boxes (20, 21). 8. Dispositif de commande destiné à actionner la pièce mobile de fermeture et d'ouverture d'une vanne, selon la revendication 7, caractérisé en ce que chacune des deux boîtes à clapets (20, 21) comprend au moins un clapet d'échappement (23). 8. Control device intended to actuate the movable part for closing and opening a valve, according to claim 7, characterized in that each of the two valve boxes (20, 21) comprises at least one exhaust valve (23). 9. Dispositif de commande destiné à actionner la pièce mobile de fermeture et d'ouverture d'une vanne, selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'une des deux boîtes à clapets (20) comprend un clapet d'admission et d'échappement (28). 9. Control device intended to actuate the movable part for closing and opening a valve, according to claim 8, characterized in that one of the two valve boxes (20) comprises an inlet valve and d '' exhaust (28). 10. Dispositif de commande destiné à actionner la pièce mobile de fermeture et d'ouverture d'une vanne, selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les deux boîtes à clapets (20, 21) sont immergées dans l'huile (9) contenue dans un réservoir principal (27).  10. Control device intended to actuate the moving part for closing and opening a valve, according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the two valve boxes (20, 21) are immersed in the oil (9) contained in a main tank (27).
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EP2620655A1 (en) * 2012-01-30 2013-07-31 Siemens Aktiengesellschaft Drive system for a valve

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